氟橡胶与金属的硫化粘合剖析

Viton?氟橡胶与金属的硫化粘合

肖风亮广州机械科学研究院密封研究所（510700，广东，广州）

摘要：讨论了Viton氟橡胶与金属的粘合，阐述了配方设计、粘合剂选择、骨架处理工艺方法、二段硫化、模腔

压力等因素对粘合剂质量的影响。分析了含一氧化铅难粘胶料的粘结方法

关键词：氟橡胶，金属，粘合

如果将金属表面作适当的处理并使用合适的粘合剂，就可实现氟橡胶与金属在模压硫化时获得良好的粘合效果。

对预混型氟弹性体（Viton E-60C,E-430,B-910）来说，要获得与金属良好的粘合效果，需要专门的配合才行。下

面就结合生产实际来阐述配合技术对粘合的影响。

以前专用于预混胶的硫化系统，现在可以用在所有的Viton?氟橡胶硫化系统中。本文考察了硫化剂20＃与硫化剂30＃在Viton? A 和A-HV中所产生的影响。

金属的处理、粘合剂的选择、二次硫化条件均是影响良好粘合效果的重要的因素，本文也将分别给予详细的阐述。在改善粘合性能方面，尤其针对难粘合应用方面，文中提供了一些技术数据。这些应用包括低硬度或高硬度胶料、含有一氧化铅的胶料以及硫化过程中模腔压力较低时的情况。

1配方的影响

1.1氧化镁/氢氧化钙酸吸收系统

含硫化剂的氟橡胶通常与高活性氧化镁（一般为3份）和氢氧化钙（3~6 份）配合即可获得良好的贮存、加工

与硫化性能。然而采用这些酸吸收系统对于标准的粘合剂（例如Chemlok607或Chemosil511）来说，其粘合质量往往不均匀或者不理想，粘结状况取决于制品结构和生胶的选择。

采用高用量低活性氧化镁（15~17份）和低用量氢氧化钙（2份）能使绝大多数预混胶模压粘合性能获得改善。

以Viton E-60C、Viton E-430和Viton B-910为例，粘合性能的改善如表1所示。

表1低活氧化镁为酸性吸收剂的预混胶的粘合性能

配方代号1A 1B 1C 1D 1E

Viton?E-60C 100 100 - - -

Viton?E-430 - - 100 - -

Viton?B-910 - - - 100 70

Viton?A-HV - - - - 30

低活性氧化镁- 15 15 15 15

高活性氧化镁 3 - - - -

氢氧化钙 6 2 2 2 2

MT炭黑30 30 30 30 30

棕榈蜡 1 1 1 1 1

门尼焦烧，MS 121℃

最小值38 40 30 71 74

上升5个单位，min 45min内

上升7 45min内上

升2

45min内上

升4

18 16

上升10个单位时间，min 35 21 硫化胶的性能，模压硫化条件175℃×8min，二段硫化条件230℃×24h

100%定伸强度/MPa 6.0 6.9 5.3 11.0 8.4

拉伸强度/MPa 14.1 15.7 16.0 18.3 18.8

扯断伸长率/% 180 180 210 160 190

压缩永久变形，ASTM 方法B，25.4×3.5 O形圈

200℃×70h 22 24 30 34 34

粘合等级①

模压轴封密封件

175℃×8min硫化后

跟部2② 3 3 3 1

顶部 2 3 3 3 3

唇基 2 3 3 3 3

200℃×24h二段硫化后,升温速度是25℃/h

跟部 2 3 3 3 0-1

顶部 2 3 3 3 3

唇基 2 3 3 3 3

胶条与钢片粘结

175℃×10min模压后0 4 4 4 4

0 4 4 4 4

200℃×24h二段后，20℃

/h升温速度

①从金属上剥离胶料的主观等级，分别评价跟部、顶部和密封件唇基。

4----橡胶撕裂100%

3----橡胶撕裂＞90%

2----橡胶撕裂≧75%

1----橡胶撕裂25%~50%

0----橡胶撕裂＜25%

②Viton?E-60C采用标准的酸吸收系统的配方1A在轴密封件中表现出良好的结合，但在实际生产中，模压条件不适宜时并不常常

是这样。这个试验结果表明通过硫化系统和粘合剂与粘合剂的合理搭配可获得良好的粘合效果。

低活性氧化镁和低用量的氢氧化钙组合对胶料加工性能的影响不大。门尼焦烧时间也与标准配合的胶料相似，尽管在流变仪测试中扭矩的增长速率较慢，但制品适宜模压硫化时间仍与标准用量的高活性氧化镁和氢氧化钙的配

方相似。含低活性氧化镁的硫化胶表现出较高的拉伸强度，但在高温下压缩永久形变性通常会削弱5～10%。在多数的粘结制品中，这一方面的要求并不十分苛刻。

1.2一氧化铅酸吸收系统

采用一氧化铅作为吸酸剂的胶料比采用氧化镁的胶料要难粘得多。这种胶料的粘合质量对硫化压力和粘结材质比

较敏感。仅仅使用一些通用的粘合剂，其结果是不能令人满意的。可以使用一种专门配合的粘合剂来解决这个问题。

研究表明，填加少量的（约4份）氧化钙或无水硫酸锰，可大大改善含一氧化铅的胶料与金属的粘合能力，而仅

稍微削弱了它的耐水性能。氧化钙过多会引起硫化胶在蒸汽和酸类介质中的溶胀过大，因此当替代一个全部是氧化铅的胶料配方时，应当仔细的考虑一氧化铅/氧化钙填充的胶料是否适合该产品工况。

1.3生胶的选择

通过混炼配合，目前的任何一种Viton?氟弹性体都可以选用原来预混胶的专用硫化系统。这给聚合物/硫化剂系统的并用提供了广阔的范围，同时具有在Viton E-60C、E-430和B-910中表现出硫化速度快和焦烧安全性优良

的特点。

在Viton? A和A-HV中添加含硫化剂的母胶后，与Viton?E-60C相比，表现出更优的粘合性能，但是Viton? A 耐压缩永久变形性能略差一些。这种配合技术在使用氧化镁/氢氧化钙为吸酸剂的胶料中非常有效，但在全部使

用一氧化铅为吸酸剂的系统中却无效。

1.4硫化剂与促进剂的比例

硫化剂母炼胶(Curative30)和促进剂母炼胶(Curative20)用量可由配料员任意变更。研究发现，在促进剂/硫化剂比例较高时，它能够改善Viton?氟橡胶在使用Chemlok?607或Chemosit511时的粘合性能，但会稍微降低压缩永

久变形性能。图1A到1F给出了硫化剂母炼胶对Viton ?A 和A-HV硫化胶性能的影响。

图1：硫化剂母胶的用量对Viton ?A 和A-HV硫化胶性能的影响